Le murature strutturali nelle nuove Norme Tecniche per le Costruzioni 2018

Si discutono i punti più significativi delle nuove Norme Tecniche relativamente alle nuove costruzioni in muratura: progettazione per azioni sismiche e non, prescrizioni sui materiali ed i controlli in cantiere, evidenziando le principali differenze e gli elementi di novità rispetto alle Norme Tecniche del 2008.

Introduzione

In questo articolo si descrivono i punti più significativi dell’Aggiornamento delle Norme Tecniche per le Costruzioni di cui al D.M. 17 gennaio 2018 [1] (da qui in avanti chiamate NTC 2018) relativamente alle costruzioni in muratura portante, focalizzando l’attenzione principalmente sulla progettazione per azioni non sismiche (§ 4.5), per azioni sismiche (capitolo 7.8) e sulle prescrizioni sui materiali ed i controlli in cantiere (capitolo 11.10), evidenziando le differenze più significative e gli elementi di novità rispetto alle Norme Tecniche del 2008 [2] (NTC 2008). Molti degli aspetti innovativi inseriti nelle nuove Norme sono scaturiti da una proficua interazione tra il mondo accademico, professionale, industriale e istituzionale, e da una intensa attività di ricerca svolta a verifica ed a supporto della normativa stessa. 

Costruzioni di muratura, aspetti generali della progettazione (§ 4.5 NTC 2018)

Il § 4.5 delle NTC 2018 fornisce indicazioni sui materiali, sulle caratteristiche tipologiche, sulla valutazione delle caratteristiche meccaniche, sull’organizzazione strutturale, sui dettagli costruttivi, sulle analisi e verifiche di sicurezza delle costruzioni con struttura portante verticale realizzata con sistemi di muratura. 

Introduzione del sistema costruttivo in muratura confinata

Il principale aspetto di novità nell’ambito degli edifici in muratura strutturale è indubbiamente rappresentato dall’introduzione del sistema costruttivo in muratura confinata che mai, prima d’ora, era stato esplicitamente inserito nelle normative tecniche nazionali, sebbene fosse già incluso da molti anni negli Eurocodici. Dunque, oltre ai sistemi in muratura portante ordinaria ed armata, viene finalmente consentito anche l’uso della muratura portante confinata, tecnica peraltro già utilizzata da tempo in numerosissimi Paesi, in virtù delle migliori prestazioni sismiche rispetto alla muratura non armata. 

La muratura confinata è una muratura costituita da elementi resistenti artificiali pieni e semipieni, dotata di elementi di confinamento in calcestruzzo armato o muratura armata. Il progetto della muratura confinata può essere svolto applicando integralmente quanto previsto negli Eurocodici strutturali ed in particolare nell’Eurocodice 6 [3] e nell’Eurocodice 8 [4] con le relative appendici nazionali. Inoltre, è possibile far riferimento ai criteri di progetto ed alle regole di dettaglio riportate al § 7.8 delle NTC, relativamente alle costruzioni soggette ad azione sismica. E’ tuttavia importante sottolineare che gli Eurocodici non risultano particolarmente approfonditi in merito alla progettazione di questo sistema costruttivo; in particolare, i criteri di verifica delle pareti in muratura confinata sono estremamente semplificati e cautelativi e non perfettamente allineati con la letteratura tecnica specifica o alle esperienze normative dei paesi extraeuropei. Ciò è riconosciuto nell’ambito delle sottocommissioni europee CEN/TC250/SC6 e SC8, talché nella revisione degli Eurocodici 6 e 8, attualmente in corso, si stanno elaborando indicazioni più specifiche ed aggiornate.

Caratteristiche dei materiali e delle murature

Per quanto invece riguarda i materiali e le caratteristiche tipologiche della muratura portante, per le malte si fa riferimento alle prescrizioni del capitolo 11.10 mentre per i blocchi in laterizio la classificazione rimane identica rispetto a quella delle NTC 2008, con una suddivisione in base alla percentuale di foratura φ ed all’area media della sezione normale di ogni singolo foro (elementi pieni φ ≤ 15%, semipieni 15%

Per quanto riguarda l’uso di giunti di malta sottili (spessore compreso tra 0.5 mm e 3 mm) e/o di giunti verticali a secco, esso viene limitato ad edifici con numero di piani fuori terra non superiore a quanto specificato nella parte relativa alla progettazione per azioni sismiche ed altezza interpiano massima di 3.5 m. Nella norma viene anche definito il caso di utilizzo di elementi per muratura che fanno affidamento a tasche per riempimento di malta; in questo caso, i giunti verticali possono essere considerati riempiti se la malta è posta su tutta l’altezza del giunto su di un minimo del 40% della larghezza dell’elemento murario, esattamente come specificato nell’Eurocodice 6 (si veda Fig. 1). 

Per l’impiego di tipologie murarie o materiali diversi rispetto a quanto specificato nel capitolo 4.5, per esempio nel caso di blocchi per cui non vengono rispettati i limiti sullo spessore minimo dei setti, si deve applicare quanto previsto ai § 4.6 “Altri sistemi costruttivi”, per cui la loro idoneità deve essere comprovata da una dichiarazione rilasciata dal Presidente del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici su conforme parere dello stesso Consiglio e previa istruttoria del Servizio Tecnico Centrale; inoltre, i materiali o prodotti strutturali utilizzati nel sistema costruttivo devono essere conformi ai requisiti di cui al § 11.

Per quel che riguarda i capitoli §4.5.4 “Organizzazione strutturale, §4.5.5 “Analisi strutturale”, così come per i paragrafi 4.5.6.1 a 4.5.6.3 relativi alle verifiche di dettaglio, le nuove Norme non introducono modifiche significative rispetto alle NTC 2008.

Figura 1. Muratura con blocchi a tasca riempita per almeno il 40% della larghezza dell’elemento murario.

Verifiche semplificate

Al paragrafo 4.5.6.4 “Verifiche semplificate” sono riportati i criteri per consentire il progetto, in presenza di azioni non sismiche, con un dimensionamento semplificato senza verifica estesa (edificio o costruzione “semplice”), limitandosi al rispetto dei requisiti da a) ad g) ed alla limitazione della tensione verticale media di piano. In primo luogo, è stato correttamente cambiato il titolo al paragrafo che nelle NTC 2008 era stato impropriamente chiamato “Verifiche alle tensioni ammissibili”. Inoltre, è stato inserito il requisito g), che puntualizza la necessità di rispettare le percentuali minime, specificate in Tab. 7.8.II del capitolo sulle costruzioni soggette ad azione sismica, di sezione resistente delle pareti nelle due direzioni ortogonali, calcolate rispetto alla superficie totale in pianta dell’edificio (determinata considerando la poligonale definita dal filo esterno delle pareti perimetrali al netto di eventuali aggetti come per es. gronde, balconi). Tale tabella riporta, tra l’altro, percentuali valide anche per valori di accelerazione di picco al terreno inferiori a 0.075g e quindi coerenti con la pericolosità sismica bassa (ex “zona sismica 4”). Questa precisazione, che precedentemente era stata inserita solo nella Circolare Ministeriale n.617 [6], ha colmato l’assenza nella norma (tra l’altro molto rischiosa) di una percentuale minima di pareti resistenti nelle due direzioni, peraltro già prescritta nel vecchio D.M.’87.

Si sottolinea inoltre che i requisiti per l’applicabilità del metodo semplificato dell’edificio o costruzione “semplice” per le verifiche ai carichi non sismici (azioni verticali e vento), garantiscono un buon comportamento d’insieme della struttura senza risultare eccessivamente stringenti; questi aspetti rendono il metodo dell’edificio “semplice” particolarmente attraente tra i progettisti in quanto rapido, efficace e di semplice applicazione. E’ bene ricordare, tuttavia, che il rispetto dei requisiti da a) ad g) e la verifica della tensione verticale massima di piano non garantiscono il progettista nei confronti di eventuali problemi “locali”, come quello, ad esempio, della eccessiva compressione sotto carichi concentrati (si pensi ad una trave in c.a. in appoggio diretto su una parete in muratura ad essa trasversale), che devono essere prevenuti e risolti con adeguati accorgimenti costruttivi o eventuali verifiche locali.

Il capitolo 4.5.7 relativo alla muratura armata resta invariato rispetto alle NTC 2008.

Progettazione integrata da prove

Nella parte finale del § 4.5 è stato aggiunto un paragrafo, “Progettazione integrata da prove e verifica mediante prove”, in cui si consente che la resistenza e la funzionalità di strutture e di elementi strutturali possa essere misurata attraverso prove su campioni di adeguata numerosità. I risultati delle prove eseguite su opportuni campioni devono essere trattati con i metodi dell’analisi statistica, in modo tale da ricavare parametri significativi quali media, deviazione standard e fattore di asimmetria della distribuzione, sì da caratterizzare adeguatamente un modello probabilistico descrittore delle quantità indagate (variabili aleatorie). Indicazioni più dettagliate al riguardo e metodi operativi completi per la progettazione integrata da prove possono essere reperiti nella Appendice D dell’Eurocodice 0 [7].

Costruzioni di muratura soggette ad azioni sismiche (§ 7.8 NTC 2018)

Nel capitolo 7.8 delle NTC 2018 sono opportunamente integrate le regole generali di progettazione ed esecuzione per le costruzioni di muratura ordinaria, armata e confinata per l’impiego in zona sismica. Nel seguito si riportano principalmente gli aspetti innovativi rispetto alle NTC 2008 riguardanti i materiali ed i limiti di applicabilità dei diversi sistemi costruttivi in muratura, le analisi lineari e non lineari e la muratura confinata. 

Non vi sono sostanziali novità sulle verifiche fuori piano di pareti portanti e sul criterio dell’edificio “semplice”. Per le verifiche fuori piano l’unica differenza rispetto alle NTC 2008 è che l’espressione per l’azione sismica ortogonale, rappresentata dall’accelerazione adimensionalizzata massima Sa, è stata inserita direttamente nel capitolo sulle murature, essendo stata eliminata nella parte generale del § 7 per gli elementi non strutturali. Per quanto riguarda invece il criterio delle costruzioni semplici, esso è applicabile solo nelle zone in cui a_gS allo SLV è minore o uguale a 0.35g, mentre nelle NTC 2008 era applicabile nelle zone 2, 3 e 4. 

Regole generali - premessa

Nella premessa alle regole generali, si ricorda che le costruzioni in muratura devono essere realizzate nel rispetto di quanto riportato ai § 4.5 e 11.10, in particolare per quanto concerne le caratteristiche fisiche, meccaniche e geometriche degli elementi naturali ed artificiali, nonché per i relativi controlli di produzione e di accettazione in cantiere. Le nuove Norme, inoltre, aggiungono che il rispetto di tali requisiti consente di classificare le costruzioni in muratura come moderatamente dissipative e quindi appartenenti alla classe di duttilità CD “B”. Tale classificazione è concettualmente rilevante, in quanto riconosce il fatto che gli edifici in muratura, anche quelli in muratura ordinaria (non armata), posseggono, a livello di sistema strutturale, una capacità deformativa in campo non lineare e una capacità dissipativa che giustificano le regole progettuali proposte. 

Un ulteriore elemento di novità è rappresentato da una diversa definizione del coefficiente parziale di sicurezza per la resistenza del materiale, che può essere ridotto del 20% e comunque fino ad un valore non inferiore a 2 rispetto a quello fornito nel Capitolo 4 per situazioni non sismiche; nelle NTC 2008 era fissato di default pari a 2. 

Si sottolinea infine che nelle nuove NTC i limiti ed i requisiti definiti in funzione delle zone sismiche (per es. per l’applicazione del metodo semplificato per basse sismicità, per le limitazioni all’impiego di giunti di malta sottili e all’uso di giunti verticali a secco, per i requisiti geometrici delle pareti resistenti, per le costruzioni semplici), sono stati sostituiti da limiti in termini di valori di accelerazione di ancoraggio dello spettro elastico agS allo Stato Limite di Salvaguardia della Vita (SLV) mentre i riferimenti delle NTC 2008 alla zona sismica 4 sono stati sostituiti da un valore di a_gS pari a 0,075g.

Regole generali - materiali

Ad eccezione delle costruzioni in zone a sismicità molto bassa, caratterizzata da un valore dell’accelerazione di ancoraggio dello spettro elastico a_gS ≤ 0,075g, i materiali per le costruzioni in muratura devono rispettare una serie di requisiti aggiuntivi rispetto a quelli prescritti al § 4.5 delle Norme Tecniche, finalizzati alla prevenzione di rotture fragili. Tali regole, da applicarsi a tutti gli edifici (sia in muratura ordinaria, sia in muratura armata, sia in muratura confinata), sono sostanzialmente identiche a quelle presenti nelle NTC 2008, con delle minime differenze. In particolare, si mantengono il limite superiore alla percentuale di foratura degli elementi artificiali (45%), i limiti inferiori alla resistenza caratteristica degli elementi in direzione verticale ed orizzontale (rispettivamente pari a 5.0 e 1.5 MPa), e si richiede che gli eventuali setti disposti parallelamente al piano del muro siano continui e rettilinei (le uniche interruzioni ammesse sono quelle in corrispondenza dei fori di presa o per l’alloggiamento delle armature). E’ inoltre anche rimasta l’indicazione per cui i giunti orizzontali e verticali siano riempiti con malta. Queste prescrizioni scaturiscono dal fatto che gran parte delle ipotesi di calcolo (in particolare i fattori di struttura, legati alle capacità deformative e dissipative del sistema) si basano su validazioni sperimentali che si riferiscono a muratura con elementi di adeguata robustezza e giunti integralmente riempiti di malta. Unica integrazione al testo, rispetto al passato, è rappresentata dalla possibilità di considerare, in direzione verticale, anche una resistenza media dei blocchi oltre a quella caratteristica (limitata inferiormente a 6 MPa), in modo da fornire indicazioni congruenti con quanto dichiarato dai produttori che, in base alle norme di prodotto UNI EN 771 per alcuni materiali (come per esempio i blocchi in laterizio), potrebbero dichiarare solamente il valore della resistenza media. 

Le nuove NTC forniscono inoltre maggiori indicazioni sulla limitazioni all’impiego di giunti di malta sottili e all’uso di giunti verticali a secco. Per costruzioni in cui si utilizzino una o entrambe le tipologie di giunto, il § 4.5 limita l’altezza interpiano a 3,5 m. In funzione della pericolosità sismica del sito si danno ulteriori limitazioni sull’altezza massima e sul numero dei piani dell’edificio. 

In particolare, l’uso di giunti sottili (spessore compreso tra 0.5 mm e 3 mm) è consentito esclusivamente per edifici caratterizzati allo SLV, da a_gS ≤0,15 g, con le seguenti limitazioni: 

‐ altezza massima, misurata in asse allo spessore della muratura: 10,5 m se a_gS ≤ 0,075 g; 7 m se 0,075 g gS ≤ 0,15 g; 

‐ numero dei piani in muratura da quota campagna: ≤ 3 per a_gS ≤ 0,075g; ≤ 2 per 0,075g gS  ≤ 0,15g.

L’uso di giunti verticali non riempiti è consentito esclusivamente per edifici caratterizzati, allo SLV, da a_gS ≤ 0,075g, costituiti da un numero di piani in muratura da quota campagna non maggiore di due e altezza massima, misurata in asse allo spessore della muratura, di 7 m.

L’altezza massima si riferisce all’altezza della struttura in muratura (con esclusione di un eventuale piano interrato o seminterrato a setti in c.a., che è assimilato in questo contesto a struttura di fondazione), misurata dallo spiccato della fondazione all’imposta della copertura. Nel conteggio del numero dei piani si esclude l’eventuale piano interrato o seminterrato in calcestruzzo armato. 

Successivamente, viene riportato che gli elementi per muratura con giunti sottili e/o giunti verticali a secco devono soddisfare le seguenti limitazioni: spessore minimo dei setti interni pari a 7 mm, spessore minimo dei setti esterni pari a 10 mm, percentuale massima di foratura pari al 55%. Di fatto si tratta di una ripetizione di prescrizioni già riportate al capitolo 4. Tale ripetizione, che non appare necessaria agli scriventi, non deve portare a dubbi interpretativi in merito ai requisiti geometrici degli elementi. In particolare, la percentuale massima di foratura per gli elementi artificiali scende al 45% qualora a_gS sia maggiore di 0,075g, in modo analogo a quanto richiesto per la muratura con giunti ordinari.

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